ElektronenKorrelation

Elektronenkorrelation beschreibt in der Quantenchemie und der Quantenphysik die Wechselwirkung zwischen Elektronen, die über eine einfache Mittelwertbeschreibung hinausgeht. In der Hartree-Fock-Näherung werden Elektronen durch ein gemeinsames, mittleres Feld beschrieben; die dadurch verbleibende Korrelation ist die Abweichung der genauen mehrteiligen Wellenfunktion von diesem unabhängigen-Teilchen-Bild. Die daraus resultierende Korrelationseenergie ist die Differenz zwischen der exakten Energie und der Hartree-Fock-Energie.

Man unterscheidet typischerweise statische Korrelation (Mehrreferenz-Korrelation) und dynamische Korrelation. Statische Korrelation ist wichtig, wenn mehrere elektronische Konfigurationen nahe beieinander liegen; dynamische Korrelation beschreibt die kurzzeitige, energiespezifische Abstoßung der Elektronen. Beide Formen beeinflussen Bindungsenergien, Reaktionsbarrieren und Spektren.

Methoden zur Behandlung der Elektronenkorrelation umfassen post-Hartree-Fock-Verfahren wie den Konfigurationswechselwirkungsansatz (CI) und die Coupled-Cluster-Theorie (CC), sowie die Møller-Plesset-Perturbationstheorie (MP2, MP3). Die Dichtefunktionaltheorie (DFT) behandelt Korrelation über Austausch-Korrelationsfunktionale; sie ist in der Praxis oft effizient, aber von der Wahl des Funktionsals abhängig. In der Festkörperphysik spielen Korrelationsphänomene eine zentrale Rolle, besonders in stark korliierten Systemen oder im Hubbard-Modell. Elektronenkorrelation ist damit ein zentrales Konzept in der theoretischen Chemie und Physik, da sie die Genauigkeit chemischer Vorhersagen maßgeblich bestimmt.